Unu di i "fenomeni" più misteriosi è micca sanu cumpresi hè u cervellu umanu. Parechje dumande giranu intornu à questu organu cumplessu: perchè sunniemu, cumu l'emozioni influenzanu a decisione, quali cellule nervose sò rispunsevuli di a percepzione di a luce è di u sonu, perchè certi pirsuni cum'è sprats, mentri àutri adoranu l'alivi? Tutte queste dumande riguardanu u cervellu, perchè hè u processatore cintrali di u corpu umanu. Dapoi anni, i scientisti anu prestatu una attenzione particulari à u cervellu di e persone chì in qualchì modu si distinguenu da a folla (da i geni di l'autodidatta à i psicopati di calculu). Ma ci hè una categuria di persone chì u so cumpurtamentu inusual hè assuciatu cù a so età - adulescenti. Parechji adulescenti anu un sensu di cuntradizioni, un spiritu d'avventurismu è un desideriu irresistibile di truvà avventura à u so vantaghju. I scientisti di l'Università di Pennsylvania anu decisu di piglià un ochju più vicinu à i misteriosi cervelli di l'adulescenti è i prucessi chì si sò in elli. Avemu amparatu ciò chì anu sappiutu di sapè da u so rapportu. Vai.
Basi di ricerca
Ogni dispusitivu in a tecnulugia è ogni organu in u corpu anu a so propria architettura chì li permette di travaglià in modu efficace. A corteccia cerebrale umana hè urganizata secondu una ghjerarchia funziunale, chì varieghja da unimodale corteccia sensitiva* è finiscinu cù transmodale corteccia d'associazione *.
A corteccia sensitiva* hè a parte di a corteccia cerebrale incaricata di cullà è di trasfurmà l'infurmazioni ricevuti da i sensi (ochji, lingua, nasu, arechje, pelle è sistema vestibular).
L'associu cortex * hè una parte di a corteccia parietale di u cervellu implicata in l'implementazione di i muvimenti pianificati. Quandu avemu da fà ogni muvimentu, u nostru cervu deve sapè induve si trovanu u corpu è e so parti chì si moveranu in quellu secondu, è ancu induve si trovanu l'uggetti di l'ambiente esternu cù quale avemu pensatu à interagisce. Per esempiu, vulete piglià una tazza, è u vostru cervellu sà digià induve si trovanu a manu è a tazza stessa.
Questa ghjerarchia funziunale hè determinata da l'anatomia di i camini materia bianca*, chì coordinanu l'attività neurale sincronizata è cunniscenza*.
materia bianca* - se a materia grisa hè custituita da neuroni, allora a materia bianca hè custituita da assoni ricoperti di mielina, longu i quali l'impulsi sò trasmessi da u corpu di a cellula à altre cellule è organi.
cunniscenza* (cunniscenza) - un inseme di prucessi assuciati à l'acquistu di novi cunniscenze nantu à u mondu intornu à noi.
L'evoluzione di a corteccia cerebrale in i primati è u sviluppu di u cervellu umanu sò carattarizati da l'espansione diretta è a rimodellazione di e zoni associative transmodali, chì sò a basa di i prucessi di rapprisintazioni sensoriale di l'infurmazioni è di e regule astratte per ottene scopi.
U prucessu di sviluppu di u cervellu pigghia assai tempu, durante u quali parechji prucessi di migliurà u cervellu cum'è un sistema sò: mielinizazione *, poda sinaptica* è cusì.
mielinizazione * - l'oligodendrocytes (un tipu di cellule ausiliarii di u sistema nervu) avvolgenu una o una altra parte di l'axone, per via di quale un oligodendrocyte cumunicà cù parechji neuroni à una volta. Più l'assone hè attivu, più hè mielinizatu, perchè questu aumenta a so efficienza.
poda sinaptica* - riducendu u numeru di sinapsi / neuroni per aumentà l'efficienza di u neuro-sistema, i.e. sbarazzarsi di cunnessione inutile. In altre parolle, questu hè l'implementazione di u principiu "micca per quantità, ma per qualità".
Durante u sviluppu di u cervellu, a specificazione funzionale hè formata in a corteccia di l'associazione transmodale, chì affetta direttamente u sviluppu di funzioni esecutive di ordine superiore, cum'è memoria di travagliu *, flessibilità cognitiva * и cuntrollu inhibitori *.
Memoria di travagliu * - un sistema cognitivu per u almacenamentu tempurale di l'infurmazioni. Stu tipu di memoria hè attivatu durante i prucessi di pensamentu in corso è hè implicatu in a decisione è a furmazione di risposti cumportamentali.
Flessibilità cognitiva* - a capacità di passà da un pensamentu à l'altru è / o di pensà à parechje cose à un tempu.
Controlu inibitori * (risposta di inibizione) hè una funzione esecutiva chì superviseghja a capacità di una persona per suppressione e so reazzioni impulsive (naturali, abituale o dominanti) di cumportamentu à stimuli per implementà una risposta più adatta à una situazione specifica (stimulu esternu).
U studiu di cunnessione strutturale-funziunali di u cervellu hà iniziatu assai tempu fà. Cù l'avventu di a teoria di a rete, hè diventatu pussibule di visualizà e cunnessione strutturale-funziunale in i sistemi neurobiologichi è dividite in categurie. In u so core, a connettività struttura-funzione hè u gradu à quale a distribuzione di cunnessione anatomiche in una regione di u cervellu sustene l'attività neurale sincronizata.
Una forte relazione hè stata trovata trà e misure di connettività strutturale è funziunale à diverse scale spatiotemporali. In altre parolle, i metudi di ricerca più muderni anu permessu di categurizà certi spazii di u cervellu secondu e so caratteristiche funziunali assuciati à l'età di l'area è a so dimensione.
Tuttavia, i scientisti dicenu chì ci hè attualmente poca evidenza di cumu i cambiamenti in l'architettura di a materia bianca durante u sviluppu di u cervellu umanu sustenenu fluttuazioni coordinate in l'attività neurale.
A cunnessione strutturale-funziunale hè a basa per a cumunicazione funzionale è si trova quandu u prufilu di cunnessione interregionale di a materia bianca di una regione corticale predice a forza di a connettività funzionale interregionale. Questu hè, l'attività di a materia bianca serà riflessa in l'attivazione di e funzioni esecutive di u cervellu, cusì serà pussibule valutà u gradu di forza di a cunnessione strutturale-funziunale.
Per discrìviri a relazione strutturale-funziunale, i scientisti presentanu trè ipotesi chì sò stati pruvati durante u studiu.
A prima ipotesi dice chì a connettività struttura-funzione rifletterà a specializazione funziunale di a regione corticale. Vale à dì, a connettività struttura-funzione serà forte in a corteccia somatosensoriale, per via di prucessi chì determinanu u sviluppu iniziale di gerarchie sensoriale specializate. In cuntrastu, a connettività struttura-funzione serà bassa in a corteccia di l'associazione transmodale, induve a cumunicazione funzionale pò esse debilitata da limitazioni genetiche è anatomiche per via di una rapida espansione evolutiva.
A seconda ipotesi hè basatu annantu à a mielinizazione dipendente di l'attività à longu andà durante u sviluppu è dichjara chì u sviluppu di e cunnessione struttura-funzione serà cuncentratu in a corteccia di l'associazione transmodale.
Terza ipotesi: a cunnessione strutturale-funziunale riflette a specializazione funziunale di a regione corticale. Per quessa, si pò assume chì una cunnessione strutturale-funziunale più forte in a corteccia di l'associazione frontoparietal serà implicata in i calculi specializati necessarii per l'implementazione di e funzioni esecutive.
Risultati di ricerca
Per caratterizà u sviluppu di a connettività struttura-funzione in l'adulescenti, i scientisti quantificanu a misura in quale e cunnessione strutturali in diverse regioni cerebrali sustenenu fluttuazioni coordinate in l'attività neurale.
Utilizendu dati di neuroimaging multimodale da i participanti 727 da 8 à 23 anni, a tractografia di diffusione probabilistica hè stata realizata è hà valutatu a connettività funzionale trà ogni coppia di regioni corticali durante a performance. compiti n-back*assuciatu cù l'attività di memoria di travagliu.
Prublemu n-back* - una tecnica per stimulà l'attività di certi spazii di u cervellu è pruvà a memoria di travagliu. U sughjettu hè furnitu cù una quantità di stimuli (visivi, audio, etc.). Deve determinà è indicà si questu o quellu stimulu era presente n pusizioni fà. Per esempiu: TLHCHSCCQLCKLHCQTRHKC HR (prublemu 3-back, induve una certa lettera apparsu in a 3a pusizione prima).
A connettività funzionale di u statu di riposu riflette fluttuazioni spontanee in l'attività neurale. Ma durante un compitu di memoria di travagliu, a connettività funzionale pò rinfurzà e cunnessione neurali specifiche o pupulazioni implicate in funzioni esecutive.
Image #1: Misura a connettività strutturale-funziunale di u cervellu umanu.
I nodi in e rete di u cervellu strutturale è funziunale sò stati identificati utilizendu una parcellazione corticale di 400-area basata nantu à l'homogeneità funziunale in i dati MRI di i participanti di studiu. Per ogni participante di studiu, i profili di connettività regiunale sò stati estratti da ogni fila di a matrice di connettività strutturale o funzionale è rapprisintatu cum'è vettori di forza di cunnessione da un nodu di rete neurale à tutti l'altri nodi.
Per principià, i scientisti anu verificatu se a distribuzione spaziale di cunnessione strutturale-funziunale coincide cù e proprietà fundamentali di l'urganizazione corticale.
Image #2
Hè da nutà chì a relazione trà i profili di connettività strutturale è funziunale regiunale variava assai in tutta a corteccia.2A). Cunnessioni più forti sò stati osservati in i cortichi prefrontali sensoriali è mediali primari. Ma in i rigioni laterali, temporali è frontoparietali a cunnessione era abbastanza debule.
Per una valutazione più comprensibile di a relazione trà a connettività strutturale-funziunale è a specializazione funziunale, u coefficient di "participazione" hè statu calculatu, chì hè una rapprisintazioni gràfica di a determinazione quantitativa di a connettività trà e zoni funziunale specializate di u cervellu. Ciascuna di e regioni di u cervellu hè stata assignata à sette reti neurali funziunali classiche. I nodi neuronali di u cervellu cù un altu coefficient di participazione dimustranu diverse cunnessione intermodulari (ligami trà e regioni di u cervellu) è, per quessa, ponu influenzà i prucessi di trasferimentu d'infurmazioni trà e regioni, è ancu a so dinamica. Ma i nodi cù bassi tassi di participazione mostranu più cunnessione lucali in a regione di u cervellu stessu, piuttostu chè trà parechje regioni. Simply put, se u coefficient hè altu, e diverse aree di u cervellu interagiscenu attivamente cù l'altri s'ellu hè bassu, l'attività si trova in l'area senza cunnessione cù i vicini (;2C).
In seguitu, a relazione trà a variabilità di a connettività strutturale-funziunale è a ghjerarchia funzionale macro-scala hè stata valutata. A connettività strutturale-funziunale coincide largamente cù u gradiente sottostante di a connettività funzionale: l'area sensoriali unimodali mostranu una connettività strutturale-funziunale relativamente forte, mentre chì e zone transmodali in cima di a ghjerarchia funzionale mostranu una connettività più debule.2D).
Hè statu ancu truvatu chì ci hè una forte correlazione trà a relazione strutturale-funziunale è l'espansione evolutiva di a superficia di a corteccia (2E). E zone sensoriali altamente cunservate avianu una connettività struttura-funzione relativamente forte, mentre chì e zone transmodali altamente espanse avianu una connettività più debule. Tali osservazioni sustenenu cumplettamente l'ipotesi chì a connettività struttura-funzione hè un riflessu di a ghjerarchia corticale di specializazione funziunale è espansione evolutiva.
Image #3
I scientisti ricordanu una volta di più chì a ricerca precedente era largamente focu annantu à studià a connettività strutturale-funziunale in u cervellu adultu. In u stessu travagliu, l'accentu hè statu postu nantu à u studiu di u cervellu, chì hè sempre in u prucessu di sviluppu, i.e. nantu à studià u cervellu adulescente.
Hè statu trovu chì in u cervellu di l'adulescente, e differenze relative à l'età in e cunnessione strutturale-funziunali eranu largamente distribuite in i cortezzi temporali laterali, parietali inferiori è prefrontali (3A). I miglioramenti di a cunnessione sò stati distribuiti sproporzionatamente in e regioni corticali, per esempiu. eranu prisenti in un subset unicu di zoni corticali funziunali separati (3B), chì ùn hè micca osservatu in u cervellu adultu.
A magnitudine di e differenze d'età in a connettività strutturale-funziunale era assai correlata cù a rata di participazione funziunale (3С) è gradiente funziunale (3D).
A distribuzione spaziale di e differenze di età in cunnessione strutturale-funziunale era ancu coherente cù l'espansione evolutiva di a corteccia. Un aumentu di a connettività in relazione à l'età hè statu osservatu in a corteccia di l'associazione estesa, mentre chì una diminuzione di connettività ligata à l'età hè stata osservata in a corteccia sensorimotoria altamente cunservata.3E).
In a fase successiva di u studiu, i participanti 294 anu sottumessu à un secondu esame cerebrale 1.7 anni dopu à u primu. In questu modu, era pussibule di determinà a relazione trà i cambiamenti di età in a cunnessione strutturale-funziunale è i cambiamenti di sviluppu intra-individuali. Per questu scopu, i cambiamenti longitudinali in a cunnessione strutturale-funziunale sò stati valutati.
Image #4
Ci era una currispundenza significativa trà i cambiamenti trasversali è longitudinali legati à l'età in a connettività strutturale-funziunale (4A).
Per pruvà a relazione trà i cambiamenti longitudinali in a cunnessione strutturale è funziunale (4B) è cambiamenti longitudinali in a rata di participazione funziunale (4С) A regressione lineare hè stata utilizata. I cambiamenti longitudinali in a connettività sò stati trovati per currisponde à i cambiamenti longitudinali in u rapportu di participazione funzionale in i spazii di associazione di alta ordine distribuiti, cumprese a corteccia prefrontale dorsale è mediale, a corteccia parietale inferiore è a corteccia temporale laterale.4D).
Image #5
I scientisti anu cercatu di capiscenu e cunsequenze di e differenze individuali in a cunnessione strutturale-funziunale per u cumpurtamentu. In particulare, se a connettività strutturale-funzionale durante un compitu di memoria di travagliu pò spiegà u rendiment executive. I miglioramenti in u funziunamentu esecutivu sò stati assuciati cù una connettività strutturale-funziunale più forte in a corteccia prefrontale rostrolaterale, a corteccia cingulata posteriore è a corteccia occipitale mediale.5A).
A tutalità di l'osservazioni descritte sopra porta à parechje cunclusioni principali. Prima, i cambiamenti regiunale in a connettività strutturale-funziunale sò inversamente proporzionali à a cumplessità di a funzione per quale una regione di u cervellu particulare hè rispunsevule. A connettività struttura-funzione più forte hè stata trovata in parti di u cervellu chì sò specializate in u processu di l'infurmazioni sensoriali simplici (cum'è signali visuali). E regioni di u cervellu implicati in prucessi più cumplessi (funzione esecutiva è cuntrollu inibitori) avianu una connettività strutturale-funziunale più bassa.
A connettività strutturale-funziunale hè stata trovata ancu coherente cù l'espansione evolutiva di u cervellu osservata in i primati. Studi comparativi precedenti di u cervellu umanu, di primati è di scimmia anu dimustratu chì i spazii sensitivi (cum'è u sistema visuale) sò assai cunservati trà e spezie di primati è ùn anu micca sviluppatu assai durante l'evoluzione recente. Ma i zoni di l'associazione di u cervellu (per esempiu, a corteccia prefrontale) anu avutu una espansione significativa. Forsi sta espansione hà influenzatu direttamente l'emergenza di capacità cognitive cumplesse in l'omu. Hè statu trovu chì e zone di u cervellu chì si stendevanu rapidamente durante l'evoluzione avianu una connettività strutturale è funziunale più debule, mentre chì i zoni sensoriali simplici avianu una connettività più forte.
In i zitelli è l'adulescenti, a cunnessione strutturale-funziunale aumenta assai attivamente in i zoni frontali di u cervellu, chì sò rispunsevuli di a funzione d'inibizione (vale à dì, l'autocontrol). Cusì, u sviluppu longu di a cunnessione strutturale-funziunale in questi spazii pò migliurà a funzione esecutiva è l'autocontrollu, un prucessu chì cuntinueghja in l'età adulta.
Per una cunniscenza più dettagliata di e sfumature di u studiu, vi cunsigliu di guardà и à ellu.
Epilogue
U cervellu umanu hè sempre statu è serà longu unu di i più grandi misteri di l'umanità. Questu hè un mecanismu incredibbilmente cumplessu chì deve esse realizatu parechje funzioni, cuntrullà parechji prucessi è almacenà quantità enormi di informazioni. Per parechji genitori, ùn ci hè nunda di più misteriosu chì u cervellu di i so figlioli adulescenti. U so cumpurtamentu hè qualchì volta difficiuli di chjamà lògicu o constructivu, ma questu hè spiegatu da u prucessu di u so sviluppu biologicu è a furmazione suciale.
Di sicuru, i cambiamenti in i ligami strutturali è funziunali di certi spazii di u cervellu è l'influenza di i cambiamenti hormonali ponu esse una justificazione scientifica per u cumpurtamentu peculiar di i ghjovani, ma questu ùn significa micca chì ùn anu micca bisognu di esse diretti. L'omu ùn hè micca per natura un essendu asociale. Se qualchissia evita altre persone, ùn hè certamente micca per via di a nostra predisposizione biologica. Per quessa, a participazione attiva di i genitori in a vita di i so figlioli hè un aspettu assai impurtante di u so sviluppu.
Hè vale a pena capisce ancu chì ancu à l'età di trè anni, un zitellu hè digià un individuu cù u so caratteru, i so desideri è a so visione di u mondu intornu à ellu. Un genitore ùn deve esse invisibili à u so figliolu, lassendulu andà in libertà, ma ùn deve micca turnà in un muru di cimentu rinfurzatu, pruteggelu da a cunniscenza di u mondu. In un locu avete bisognu di spinghje, in un locu chì avete bisognu di mantene, in un locu duvete dà a libertà completa, è in un locu, chì mostra l'autorità parentale, avete bisognu di dì un fermu "no", ancu s'ellu u zitellu hè infelice cù questu.
Esse un genitore hè difficiule, esse un bonu parente hè ancu più difficiule. Ma esse un adulescente ùn hè micca cusì faciule. U corpu cambia esternamente, u cervellu cambia, l'ambienti cambia (ci era a scola, è avà l'università), u ritmu di a vita cambia. Oghje, a vita spessu s'assumiglia à a Formula 1, in quale ùn ci hè locu per a lentezza. Ma l'alta velocità vene cun un grande risicu, cusì un cavaliere inespertu pò esse feritu. U compitu di un genitore hè di diventà un entrenatore per u so zitellu in modu di liberà tranquillamente in u mondu in u futuru, senza teme per u so avvene.
Certi parenti si cunsidereghjanu più intelligenti di l'altri, alcuni sò pronti à implementà qualsiasi cunsiglii chì sentenu in Internet o da un vicinu, è certi sò simpliciamente "violete" à tutti l'intricacies di parenting. E persone sò diverse, ma cum'è a cumunicazione trà e so parti hè impurtante in u cervu umanu, a cumunicazione trà i genitori è i so figlioli ghjucanu unu di i roli più impurtanti in l'educazione.
Grazie per vede, restate curiosi è bon weekend à tutti ! 🙂
Certi annunzii 🙂
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